人工智能時代計算機專業(yè)人才的培養(yǎng)

張蕾　李艷梅　周文科　崔娟娟

摘? 要： 人工智能時代需要計算機專業(yè)復合型人才，本文從專業(yè)課程體系、教學模式、實踐能力培養(yǎng)等方面展開探討，提出構(gòu)建以人工智能為核心的課程群，因材施教、實施個性化教學模式，高校聯(lián)合企業(yè)共同培養(yǎng)人才等來進行教學改革。

關(guān)鍵詞： 人工智能; 課程體系; 教學模式; 產(chǎn)學合作

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2022）04-74-03

Cultivation of computer professionals in the era of artificial intelligence

Zhang Lei， Li Yanmei， Zhou Wenke， Cui Juanjuan

（Guangling College， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225000， China）

Abstract： In the era of artificial intelligence， compound talents of computer majors are needed. In this paper， by discussing the professional curriculum system， teaching mode， and practical ability training， it is proposed to carry out teaching reform by building a curriculum group with artificial intelligence as the core， teaching students in accordance with their aptitude， implementing a personalized teaching model， and jointly training talents with universities and enterprises.

Key words： artificial intelligence; curriculum system; teaching mode; industry-university cooperation

0 引言

伴隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人類社會已經(jīng)從“信息時代”過渡到“智能時代”。近年來，人工智能技術(shù)迅速崛起，在互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)學、金融、媒體、零售等各個行業(yè)都已得到廣泛的應用。目前，人工智能技術(shù)已成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的核心推動力量。為搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇，加快建設(shè)創(chuàng)新型和科技型強國，國務院于2017年7月8日印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》文件。規(guī)劃中提出人工智能已成為國際競爭的新焦點，應逐步加強人工智能領(lǐng)域人才的培養(yǎng)，形成我國人工智能人才高地[1]。我國教育部于2018年4月發(fā)布了《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》文件。文件提出：要加強人工智能領(lǐng)域人才的培養(yǎng)，完善人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系;重視人工智能與計算機、控制、數(shù)學等學科專業(yè)教育的交叉融合，探索并構(gòu)建基礎(chǔ)理論人才與“人工智能+X”復合型人才并重的培養(yǎng)體系[2]。

人工智能是計算機學科的一個分支，它是一個非常典型的交叉學科，人工智能的理論學習涉及到數(shù)學、計算機、控制學、哲學、語言學、神經(jīng)學等一系列學科，知識體系龐大且深奧難懂。為了適應時代的潮流、滿足社會需求，如何將人工智能的理論和技術(shù)有效融入到傳統(tǒng)計算機專業(yè)，培養(yǎng)智能時代所需的復合型人才是值得思考的[3]。本文主要從專業(yè)課程體系的優(yōu)化、教學模式的個性化、企業(yè)與高校聯(lián)合培養(yǎng)人才等方面探討人工智能背景下計算機專業(yè)人才的培養(yǎng)。

1 課程體系的優(yōu)化

傳統(tǒng)的計算機專業(yè)是以培養(yǎng)學生的計算思維、編程能力為主，學生畢業(yè)后多從事系統(tǒng)開發(fā)、軟件測試、網(wǎng)絡編程等工作。專業(yè)主要是從算法、編程、系統(tǒng)能力等方面設(shè)置課程。比如：“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程和“算法分析與設(shè)計”兩門課程主要是讓學生了解數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和特性、訓練學生算法設(shè)計的能力;“C語言程序設(shè)計”、“C++程序設(shè)計”、“Java程序設(shè)計”等語言類的課程是教會學生使用編程語言工具實現(xiàn)相應的算法過程;“操作系統(tǒng)”、“計算機組成原理”、“計算機網(wǎng)絡”等課程是讓學生深入的了解計算機的系統(tǒng)、底層硬件、網(wǎng)絡通信等模塊，培養(yǎng)學生的計算機系統(tǒng)能力。

然而，傳統(tǒng)計算機專業(yè)缺乏數(shù)據(jù)處理和人工智能相關(guān)的課程，傳統(tǒng)的課程體系重在打基礎(chǔ);然而人工智能時代所需要的計算機人才，除了基本的算法設(shè)計和編程能力以外，還需要掌握機器學習和數(shù)據(jù)分析的相關(guān)知識[4]。要培養(yǎng)智能時代復合型人才，需優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，形成以人工智能為核心的課程群是必不可少的[5]。因此，可以對傳統(tǒng)計算機專業(yè)課程體系從如下幾個方面做出改變。

⑴ 在大一年級開設(shè)“Python語言程序設(shè)計”和“人工智能導論”的課程。Python語言因為其簡便易懂、具備強大的AI支持庫等優(yōu)勢，已經(jīng)成為人工智能領(lǐng)域?qū)W習必備的語言工具。在大一年級開設(shè)Python語言學習相關(guān)的課程，能夠為后續(xù)人工智能領(lǐng)域課程的學習奠定語言開發(fā)的基礎(chǔ)。“人工智能導論”課程是入門級的人工智能課程，課程緊緊圍繞人工智能的基本思想、基本理論、基本方法及其應用展開，為人工智能后續(xù)課程群奠定了理論基礎(chǔ)。

⑵ 將大二年級原先的“機器學習”和“人工智能與識別”這兩門選修課調(diào)整為必修課。優(yōu)化課程內(nèi)容，多設(shè)置實驗環(huán)節(jié)，課程的實驗主要是采用Python語言編寫實現(xiàn)?！皺C器學習”和“人工智能與識別”這兩門課是人工智能學習的基礎(chǔ)課程，為高年級人工智能分類高階學習奠定理論和實踐基礎(chǔ)。

⑶ 在傳統(tǒng)計算機專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，以人工智能三大研究方向：文本語言與處理、大數(shù)據(jù)處理、圖形圖像處理為主線分類高階培養(yǎng)人才，具體如表1所示。學生學習完傳統(tǒng)的專業(yè)課程以外，在高年級可自主選擇三大方向中的一條主線進行學習。文本與語言處理方向主要包含：文本挖掘、自然語言處理、信息檢索與搜索引擎等課程;大數(shù)據(jù)處理方向主要包括：大數(shù)據(jù)技術(shù)原理及應用、數(shù)據(jù)挖掘、Hadoop大數(shù)據(jù)開發(fā)等課程;圖形圖像處理方向主要包括：數(shù)字圖像處理、計算機圖形學、計算機視覺等課程。通過遞階式的課程體系學習，讓學生在人工智能的某一領(lǐng)域不斷挖掘，并熟練掌握或精通。

在傳統(tǒng)計算機專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，形成以人工智能為核心的課程群，在高年級實施人工智能分方向培養(yǎng)，分類培養(yǎng)人工智能各分支領(lǐng)域的高精專人才，從而讓計算機專業(yè)學生在人工智能時代擁有較強的競爭力和職場生存能力。

2 教學模式的個性化

教學模式是完成教學目標的一系列教學活動，傳統(tǒng)的教學模式多是以教師為知識的主要傳授者，教師通過多媒體或者黑板板書開展課程教學。傳統(tǒng)的教學模式是以“教材、教師、課堂”為中心。這樣的教學模式存在諸多缺陷：首先，它忽視了學生學習主體的地位，它將課程的教學局限于教師在課堂中的講授，沒有充分調(diào)動學生學習、思考和創(chuàng)新，學生處于一種被動接受的地位，不利于創(chuàng)新性、實踐性人才的培養(yǎng)。其次，它沒有考慮各學生學習能力的差異，教師按照同一進度同一難度講授知識，學習效率高、接收能力好的學生可能會因為內(nèi)容簡單而感覺沒有挑戰(zhàn)性，接收能力較差、學習效率極低的學生可能無法跟上教學進度。人工智能時代需要有源頭創(chuàng)新力的人才，計算機專業(yè)人才的培養(yǎng)是需要充分調(diào)動每位學生的興趣和潛能。因此，教育精準化、教學模式個性化是人工智能時代人才培養(yǎng)的必然趨勢。

教學模式的個性化需要打破傳統(tǒng)教學模式時間、空間的局限，可以采用線上MOOC、SPOC課程、微課等方式實現(xiàn)線上線下混合式教學，讓學生充分利用課前和課后的空余時間，通過啟發(fā)式教學、案例式教學、討論式教學和項目式教學，培養(yǎng)學生獨立思考、獨立學習的能力。同時，針對理論性較強的課程，可以采用導師制與自主學習相結(jié)合的教學模式。所謂導師制，類似于研究生教學中的師徒傳承模式，將班級的學生分成若干小組，并為每個小組配備一個導師。導師定期布置任務讓同組的學生在一段時間內(nèi)探索并定期開設(shè)研討會，讓組內(nèi)學生在研討會上匯報學習成果，并溝通交流難題，導師對組內(nèi)學生的具體問題及興趣進行針對性的輔導和延伸。導師制與自主學習相結(jié)合的教學模式是一種以學生為中心的教學模式，學生通過自我探索和溝通答疑去解決問題、理解知識，極大地培養(yǎng)了學生獨立學習、溝通交流和合作探索的能力。

因材施教、實施個性化教學模式，是人工智能時代培養(yǎng)創(chuàng)新型人才不可或缺的部分。只有讓不同層次的學生找到自己的學習目標并解決他們的疑惑，才能激發(fā)學生的興趣和潛能。

3 產(chǎn)教融合培養(yǎng)實踐能力

實踐能力對于人工智能時代創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)最為重要。培養(yǎng)學生的實踐能力需要學校搭建配套的實踐教學平臺，同時需要一批具有豐富的實踐經(jīng)驗的教師。然而，目前大部分的高校缺乏人工智能相關(guān)的實踐教學平臺，學生無法基于傳統(tǒng)樸素的實踐平臺進行自然語言處理、圖像識別等人工智能相關(guān)領(lǐng)域的研究。另外，高校的教師大部分是博士畢業(yè)后直接進入學校，他們具有扎實的理論研究基礎(chǔ)，但他們沒有在行業(yè)實際場景中歷練過，項目實踐經(jīng)驗不夠。這樣的師資隊伍是無法滿足人工智能時代應用型、復合型人才培養(yǎng)的需求。人工智能人才的培養(yǎng)需要貼近產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)教融合、將企業(yè)的資源融入到學校的教學是人工智能時代培養(yǎng)學生實踐能力的重要途徑[6]。

企業(yè)與高校共同培養(yǎng)人才可以在實踐教學平臺、實習實訓、師資培養(yǎng)等方面共同做努力。企業(yè)為高校提供人工智能科研教學一體化實驗平臺，覆蓋數(shù)據(jù)預處理、特征工程、模型開發(fā)、模型訓練、模型評估流程，輕松構(gòu)建AI模型，為人工智能專業(yè)人才的培養(yǎng)構(gòu)建強有力的教學實踐平臺。同時，高?？梢月?lián)合企業(yè)共同培養(yǎng)人工智能專業(yè)人才，引入企業(yè)的工程師深度參與課程教學、實習實訓指導、專業(yè)及課程建設(shè)，讓學生在學習課程的過程中了解企業(yè)的人才需求，了解和熟悉企業(yè)真實的項目，在項目實踐中學習領(lǐng)悟知識。在師資培養(yǎng)方面，企業(yè)可以定期組織短、長期的師資培訓項目，每年接收教師去企業(yè)一線掛職鍛煉。采用這一系列的方式，不僅提升了教師的實際技能應用水平，還拓寬了高校的人工智能技術(shù)知識圖譜，同時也給人工智能師資隊伍的成熟、壯大提供了條件。深入推進產(chǎn)教融合、協(xié)同育人，不斷探索新的人才培養(yǎng)機制和模式，破解高?！癆I師資荒”，為培養(yǎng)復合型、創(chuàng)新型人才提供基礎(chǔ)的保障。

4 結(jié)束語

產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和人才培養(yǎng)關(guān)系密切，要實現(xiàn)人工智能在前沿科技和產(chǎn)業(yè)應用的領(lǐng)先地位，人工智能領(lǐng)域人才的培養(yǎng)是關(guān)鍵基礎(chǔ)。本文提出：構(gòu)建以人工智能為核心的階梯式的課程體系，實施線上線下相結(jié)合、導師制與自主學習相結(jié)合的教學模式，聯(lián)合企業(yè)共同實施實踐教學等方式培養(yǎng)人工智能領(lǐng)域人才。初步實踐表明：通過這一系列教學改革，我校計算機專業(yè)學生對人工智能領(lǐng)域有了更深的認識，學生的實踐能力有了進一步的提高，部分學生畢業(yè)后傾向于人工智能方向的工作。然而，人工智能對數(shù)學的要求很高，因此，提高學生的數(shù)學水平以及學習數(shù)學的積極性也需要進一步重視。

參考文獻（References）：

[1] 劉曄，朱安民，明仲.立德樹人、需求引領(lǐng)、以能力培養(yǎng)為中心的計算機專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索與實踐[J].計算機教育，2021（8）：79-82

[2] 孫涵，袁偉偉，黃圣君，陳松燦，陳兵.計算機類專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)探索[J].計算機教育，2021（4）：85-87，97

[3] 李鈺.人工智能熱潮下英國頂尖研究型大學計算機專業(yè)人才培養(yǎng)模式探析[J].世界教育信息，2021，34（1）：42-50

[4] 竇亮，賀樑，周愛民，等.人工智能時代的計算機人才創(chuàng)新培養(yǎng)[J].計算機教育，2020（10）：103-107

[5] 黎文娟，邢婷婷，林菡.人工智能背景下應用本科高校計算機類人才培養(yǎng)[J].計算機時代，2020（8）：115-117

[6] 趙靜麗.人工智能時代計算機專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究[J].電腦知識與技術(shù)，2021，17（19）：268-269